【正文】 。(5)軟件設(shè)計(jì)在完成基本功能的基礎(chǔ)上，盡量做到程序的優(yōu)化。(4)硬件電路采用的元器件經(jīng)過(guò)多方面的選折比較，能夠完成系統(tǒng)功能要求，在市場(chǎng)上又容易采購(gòu)，價(jià)格合理。(2)課題設(shè)計(jì)的燈光控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了原定的功能要求，且具有較強(qiáng)的抗干擾能力和故障自診斷能力，能夠保證駕駛過(guò)程的安全、舒適。課題的研究開(kāi)發(fā)工作經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的不懈努力取得突破性進(jìn)展，現(xiàn)將所完成的主要工作總結(jié)如下：(1)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案是正確、可行的。本論文針對(duì)傳統(tǒng)汽車照明系統(tǒng)光型單一，無(wú)法進(jìn)行故障預(yù)知，安全系數(shù)不高的背景，整合了全車燈光系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)的照明系統(tǒng)。本章工作內(nèi)容使得硬件部分能通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)和軟件算法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能，通過(guò) PROE 的運(yùn)動(dòng)仿真，能更加深入的了解其運(yùn)動(dòng)特性。 本章小結(jié)本章首先詳細(xì)描述用 Keil C51 對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試的過(guò)程以及其方法，通過(guò)輸入不同的數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，以確定本設(shè)計(jì)方案的正確性。系統(tǒng)通過(guò)接受信號(hào)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)減速機(jī)構(gòu)，從而使車燈系統(tǒng)能轉(zhuǎn)動(dòng)。 基于 PROE 的運(yùn)動(dòng)建模經(jīng)過(guò)系統(tǒng)軟件調(diào)試，證明設(shè)計(jì)方案是可行的。這樣，通過(guò)不斷燒寫(xiě)、試驗(yàn)，最終完成整個(gè)軟件，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)車燈轉(zhuǎn)動(dòng)的功能。待全部完成后，應(yīng)反復(fù)運(yùn)行調(diào)試多次，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和操作是否符合原始設(shè)計(jì)要求、安排的操作是否合理等都要進(jìn)行詳細(xì)的觀察，必要時(shí)作適當(dāng)?shù)男拚?。通過(guò) Keil C51 的調(diào)試窗口觀察各個(gè)寄存器、變量以及并行口輸出的結(jié)果，監(jiān)測(cè)軟件模塊運(yùn)行的狀態(tài)，在調(diào)試過(guò)程中不斷地調(diào)整修改系統(tǒng)的軟件程序，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能。 系統(tǒng)軟件調(diào)試對(duì)系統(tǒng)軟件編寫(xiě)完成之后，可以利用 Keil C51 仿真軟件進(jìn)行仿真運(yùn)行調(diào)試，26其調(diào)試界面如圖 51 所示。若上述的一切都正常，則硬件調(diào)試的準(zhǔn)備工作完成。在插座、元件焊接完畢后，仔細(xì)檢查元件面各元件之間裸露部分有無(wú)相互接觸現(xiàn)象，焊接面的各焊點(diǎn)間、焊點(diǎn)和近鄰線有無(wú)連接。 硬件調(diào)試方法拿到印刷電路板后，用萬(wàn)用表直接檢查線路板各處是否有明顯短路、斷路的地方，尤其是電源是否短路。(4)電源故障：若系統(tǒng)中存在電源故障，則加電后將造成器件損壞。(2)器件失效：元器件失效主要是因?yàn)槠骷旧硪褤p壞或性能不符合要求，或者是由于組裝錯(cuò)誤造成的元器件失效，如電解電容、二極管的極性錯(cuò)誤，集成塊安裝方向錯(cuò)誤等。 系統(tǒng)硬件調(diào)試167。并分別設(shè)計(jì)了隨動(dòng)轉(zhuǎn)彎子程序、車身俯仰調(diào)整子程序的軟件算法流程圖。車身俯仰調(diào)整子程序如下圖所示圖44 前照燈傾角流程圖NY開(kāi)始傾角數(shù)據(jù)采集需要調(diào)整車身傾角輸出控制脈沖步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行動(dòng)作結(jié)束24167。由于前照燈垂直調(diào)整不包含模糊控制器設(shè)計(jì)，所以只需要根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角和燈頭的偏轉(zhuǎn)關(guān)系計(jì)算出輸出的脈沖數(shù)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)使燈頭偏轉(zhuǎn)到系統(tǒng)設(shè)定的角度即可。 傾角轉(zhuǎn)動(dòng)程序汽車在直線路況行駛時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)汽車傾角傳感器采集的數(shù)據(jù)來(lái)判斷是否需要進(jìn)行車身俯仰前照燈垂直調(diào)整以及垂直調(diào)整的方向。當(dāng)采集到的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角大于系統(tǒng)設(shè)定值時(shí)，則需要進(jìn)行前照燈水平偏轉(zhuǎn)。 隨動(dòng)轉(zhuǎn)彎程序在汽車駕駛員進(jìn)行轉(zhuǎn)彎操作時(shí)，系統(tǒng)先通過(guò)汽車傳感器采集的數(shù)據(jù)判斷是否啟動(dòng)此子程序，當(dāng)采集到轉(zhuǎn)角信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)子程序，否則不啟動(dòng)。167。系統(tǒng)初始化模塊對(duì)之后系統(tǒng)所使用的各變量進(jìn)行定義，同時(shí)將內(nèi)存清零、設(shè)置計(jì)數(shù)器等。 程序思路系統(tǒng)的總體構(gòu)思如下圖 41：圖 41 程序總體構(gòu)思圖21主程序是整個(gè)汽車自適應(yīng)前照明系統(tǒng)功能的骨架，它體現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的邏輯關(guān)系。應(yīng)用C51語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)具有以下優(yōu)點(diǎn)：不需要了解系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)；編程時(shí)寄存器的分配和尋址由編譯器自動(dòng)完成而不需再考慮存儲(chǔ)器的尋址；所使用的操作函數(shù)與匯編語(yǔ)言相比更接近人的思維：可直接調(diào)用C51語(yǔ)言中庫(kù)文件的標(biāo)注函數(shù)；通過(guò)C語(yǔ)言的模塊化編程技術(shù)，可直接將已編制好的程序運(yùn)用到到新的程序之中。為提高程序的可移植性與開(kāi)發(fā)效率，現(xiàn)在很多單片機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用都使用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行。系統(tǒng)性能的高效與否，不僅取決于合理的硬件電路設(shè)計(jì)，同時(shí)也需要優(yōu)秀的軟件程序編寫(xiě)。 本章小結(jié)本章首先根據(jù)系統(tǒng)功能需求對(duì)AFS主控制器的方案設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，然后對(duì)執(zhí)行器即電機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，接下來(lái)對(duì)系統(tǒng)所用傳感器的設(shè)計(jì)和選擇做了介紹和說(shuō)明。由此可以確定物體在空間的姿態(tài)。相敏解調(diào)用于確定加速度的幅度和極性。差分電容由獨(dú)立固定板和活動(dòng)質(zhì)量連接板組成，能對(duì)結(jié)構(gòu)偏轉(zhuǎn)進(jìn)行測(cè)量。下圖為該模塊的原理圖 3818圖 38 傾角傳感器模塊原理圖ADXL345 加速度計(jì)實(shí)際是一種機(jī)械傳感器，為多晶硅表面微加工結(jié)構(gòu)，置于晶圓頂部。其高分辨率()，能夠測(cè)量不到 176。數(shù)字輸出數(shù)據(jù)為 16 位二進(jìn)制補(bǔ)碼格式，可通過(guò) SPI(3 線或 4 線)或 I2C 數(shù)字接口訪問(wèn)。 傳感器模塊選擇傾角傳感器設(shè)計(jì)該系統(tǒng)選用 ADXL345 加速度傳感器模塊，ADXL345 是一款小而薄的超低功耗 3 軸加速度計(jì)，分辨率高(13 位)，測(cè)量范圍達(dá)177。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖35 ULN2022 芯片引腳電機(jī)控制電路：圖36 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路17167。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器選用達(dá)林頓陣列管ULN2022，ULN2022是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列，由八個(gè)硅NPN達(dá)林頓管組成，該芯片特點(diǎn)如下：，在5V的工作電壓下它能與TTL和16CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來(lái)處理的數(shù)據(jù)。 電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)共四個(gè)電機(jī)，系統(tǒng)選用4相5線步進(jìn)電機(jī)，電壓5VDC。帶散熱片時(shí)，輸出電流可達(dá)1A。而微控制器及控制芯片供電電壓都是5V，因此為了保證系統(tǒng)的工作，需要電源芯片進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。圖 33 PCF8591 電路圖15167。 AOUT：D/A 轉(zhuǎn)換輸出端。 EXT：內(nèi)部、外部時(shí)鐘選擇線，使用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí) EXT 接地。SDA、SCL：I2C 總線的數(shù)據(jù)線、 時(shí)鐘線。 A0～A3：引腳地址端。C 總線串行輸入 /輸出 ? PCF8591 通過(guò) 3 個(gè)硬件地址引腳尋址 ? PCF8591 的采樣率由 I178。C 總線的最大速率決定?！　CF8591 的功能包括多路模擬輸入、內(nèi)置跟蹤保持、8bit 模數(shù)轉(zhuǎn)換和 8bit數(shù)模轉(zhuǎn)換。在 PCF8591 器件上輸入輸出的地址、控制和數(shù)據(jù)信號(hào)都是通過(guò)雙線雙向 I178。PCF8591 的 3 個(gè)地址引腳 A0, A1 和 A2 可用于硬件地址編程，允許在同個(gè) I178。PCF8591 具有 4 個(gè)模擬輸入、 1 個(gè)模擬輸出和 1 個(gè)串行 I178。 信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)如前所述，系統(tǒng)需要采集的信號(hào)主要包括：方向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào)。它集Flash程序存儲(chǔ)器既可在線編程(ISP)也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。由于高度的通用性和出色的穩(wěn)定性，本系統(tǒng)采用宏晶公司產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)的STC90C51作為控制器。 微控制芯片的選型在車載電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，微控制器是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件，其性能的好壞直接決定整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效果。167。詳細(xì)的闡述了本系統(tǒng)的基本功能和工作原理，并建立了汽車自適應(yīng)前照燈轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)基本控制模型，為系統(tǒng)的進(jìn)一步研究提供了理論基礎(chǔ)。167。 車身縱傾調(diào)光車身縱慚調(diào)光是采用安裝在車體前部的車身傾角傳感器，獲取車身傾角變化量。?L軸方向盤(pán)和車輪轉(zhuǎn)角的關(guān)系： (24)K???式中： 是轉(zhuǎn)向特征系數(shù)， 是方向盤(pán)轉(zhuǎn)角；K由式子得： (25) sin2vtL??軸 （ ）10此公式即為計(jì)算前照燈轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)角的經(jīng)驗(yàn)公式。轉(zhuǎn)彎水平方向偏轉(zhuǎn)模型如圖：圖 25 轉(zhuǎn)彎時(shí)水平方向偏轉(zhuǎn)模型示意圖由圖中的幾何關(guān)系和圓弧長(zhǎng)公式可得： (21)2LR??其中： 是圓弧長(zhǎng)，由轉(zhuǎn)彎時(shí)系統(tǒng)的照明要求可得： (22)式中vts?是車速， 是反應(yīng)時(shí)間， 是制動(dòng)距離。驅(qū)動(dòng)執(zhí)行單元中央控制單元電源供電轉(zhuǎn)角信號(hào)傾角信號(hào)STC90C51 步進(jìn)電機(jī)（向）9167。同理，右轉(zhuǎn)彎時(shí)右前照燈動(dòng)作，左前照燈保持原有狀態(tài)。 系統(tǒng)的工作原理利用傾角傳感器和方向盤(pán)傳感器確定車輛的行駛狀態(tài)，把檢測(cè)到得信號(hào)輸入到單片機(jī)進(jìn)行判斷處理，進(jìn)而發(fā)出相應(yīng)的指令控制前照燈做出相應(yīng)的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)前照燈的隨動(dòng)轉(zhuǎn)向功能。 系統(tǒng)基本功能夜晚行駛轉(zhuǎn)彎和坡道行駛時(shí)，系統(tǒng)對(duì)方向盤(pán)的轉(zhuǎn)向信號(hào)和車身傾角信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，再發(fā)出控制信號(hào)給步進(jìn)電機(jī)，指示電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到指定位置，步進(jìn)電機(jī)根據(jù)控制信號(hào)對(duì)車燈轉(zhuǎn)向角度進(jìn)行調(diào)整，完成隨向燈光角度控制，從而照亮車輛即將行駛到的前方的路面。圖22 彎道傳統(tǒng)照片圖23 AFS的彎道旋轉(zhuǎn)照明汽車自適應(yīng)智能照明控制系統(tǒng)主要由獲取必要汽車行駛信息的各傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行電機(jī)、故障診斷等部分組成。圖21 車身縱傾對(duì)照明產(chǎn)生的影響隨動(dòng)轉(zhuǎn)彎，車輛進(jìn)入彎道時(shí)，前照燈產(chǎn)生隨動(dòng)的旋轉(zhuǎn)光型，給予前方彎道足7夠的照明。可以說(shuō)，自從汽車誕生以來(lái)，安全一直是人們關(guān)注的首要汽車性能，也永遠(yuǎn)是汽車制造商首要考慮的問(wèn)題，基于此，無(wú)論是用戶還是汽車生產(chǎn)商都希望能開(kāi)發(fā)出一個(gè)能夠顯著減少夜間交通事故發(fā)生率的汽車前照明系統(tǒng)，從而自適應(yīng)照明系統(tǒng)便登上了舞臺(tái)。6第 2 章 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)167。并分別設(shè)計(jì)了隨動(dòng)轉(zhuǎn)彎子程序、車身俯仰調(diào)整子程序的軟件算法流程圖。論文主要研究?jī)?nèi)容如下：第一章簡(jiǎn)單介紹了本課題的研究背景、研究目的及意義以及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)；第二章簡(jiǎn)單介紹了系統(tǒng)的功能及構(gòu)成、工作原理；第三章首先根據(jù)系統(tǒng)功能需求對(duì)AFS主控制器的方案設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，然后對(duì)執(zhí)行器即電機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，接下來(lái)對(duì)系統(tǒng)所用傳感器的設(shè)計(jì)和選擇做了介紹和說(shuō)明。汽車自適應(yīng)前照燈上下左右轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)是綜合利用傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)設(shè)計(jì)，使汽車自適應(yīng)前照燈轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)能夠根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)、方向盤(pán)的轉(zhuǎn)角提供更加合理的照射范圍，為駕駛員的行車安全提供了更有利的保障。而汽車前照燈作為汽車主動(dòng)安全的主要組成部分之一，也必須滿足使用者越來(lái)越高的要求。5167。為滿足市場(chǎng)的需求，安全、舒適、節(jié)能將是未來(lái)自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)的發(fā)展方向。自適應(yīng)智能照明系統(tǒng)在汽車主動(dòng)安全領(lǐng)域的重大突破和顯著成效使其成為未來(lái)國(guó)內(nèi)外汽車生產(chǎn)廠商在汽車智能照明系統(tǒng)方面的熱門(mén)研究方向之一。隨著科技的進(jìn)步和人們對(duì)于汽車觀念的提升， AFS有著更安全，更環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)?？梢哉f(shuō)自適應(yīng)照明系統(tǒng)是近年國(guó)際國(guó)內(nèi)在汽車智能照明系統(tǒng)方面研究的熱點(diǎn)，也是汽車主動(dòng)式安全系統(tǒng)研究有所突破的領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)關(guān)于汽車自適應(yīng)照明系統(tǒng)的研究起步較晚，目前僅有上海小系車燈有限4公司，沈陽(yáng)北方汽車大燈自動(dòng)轉(zhuǎn)向器廠、天津歐華汽車研發(fā)中心等少數(shù)機(jī)構(gòu)在進(jìn)行自主研發(fā)。一種被稱作 VARILIS（多功能可變智能燈光系統(tǒng)）的新技術(shù)已誕生，除了本課題研究的隨動(dòng)轉(zhuǎn)彎功能之外，它將根據(jù)車速在不同范圍產(chǎn)生不同的光型，如鄉(xiāng)村燈光、城市燈光、高速燈光、遠(yuǎn)光等。雖然 AFS 系統(tǒng)已經(jīng)投入使用,而且效果良好,但致力于行車安全的專家們并不滿足于已經(jīng)取得的成績(jī)。日本、歐洲等國(guó)的知名汽車制造商都紛紛推出自己的 AFS 系統(tǒng)。在 2022 年初，一種具有“左顧右盼”功能的 PreAFS（初級(jí) AFSAdaptive Front lighting System）系統(tǒng)誕生了。167。在現(xiàn)代汽車制造工藝中引入電子技術(shù)不僅提高了汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和安全性，使汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入一個(gè)新的紀(jì)元，而且還開(kāi)拓了電子產(chǎn)品的市場(chǎng)，推動(dòng)了電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。與這些要求相適應(yīng)，汽車電子化的趨勢(shì)越來(lái)越明顯，各類電器元件在汽車成本中所占比例也越來(lái)越高，如今的汽3車上都是動(dòng)輒數(shù)百個(gè)電子元件，數(shù)以捆計(jì)的汽車線路控制著汽車多個(gè)部門(mén)的協(xié)調(diào)工作，國(guó)外專家預(yù)測(cè)未來(lái)35年內(nèi)汽車上裝用的電子裝置成本將占汽車整車成本的25％以上，汽車將由單純的機(jī)械產(chǎn)品向高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品方向發(fā)展，成為所謂的“電子汽車”。汽車雖然本是主要偏向于機(jī)械配合的一項(xiàng)技術(shù)，不過(guò)近幾十年隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，各行各業(yè)都開(kāi)始提倡機(jī)電一體化，汽車也不例外。上述這些問(wèn)題的存在，就使得研制出一種具有多種照明功能的新型照明系統(tǒng)成為必然的趨勢(shì)，并且這些功能的切換，出于安全上的考慮，應(yīng)該是無(wú)需駕駛員手動(dòng)控制全智能實(shí)現(xiàn)的。我國(guó)交通事故統(tǒng)計(jì)資料顯示，僅1994年因燈光問(wèn)題釀成的安全事故就有近千起，造成三百多人死亡。特別是在交通事故多發(fā)和高致死率的夜間，傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)難以對(duì)汽車提供有效的安全保護(hù)。事實(shí)上，前霧燈兼有照明和信號(hào)的兩種功能，它是在霧、雪、雨或塵埃蔓延等有礙可見(jiàn)度的情況下，為改善車輛前方道路照明和使迎面來(lái)車易于發(fā)現(xiàn)車輛的燈具。信號(hào)燈中又包括轉(zhuǎn)向指示燈、制動(dòng)燈、后霧燈和位置燈等。其次像室內(nèi)燈、儀表等和行李箱燈也屬照明燈用。其中照明燈的功能是在黑暗環(huán)境中照亮汽車行駛前方的路面(倒車燈照亮汽車后方，在倒車時(shí)也是照亮行駛方向)。汽車照明系統(tǒng)作為汽車最主要的主動(dòng)安全裝置之一，主要負(fù)責(zé)前方路況的照明，提供給駕駛者前方的路況信息，使駕駛員能夠及時(shí)看清障礙物并做出反應(yīng)，是保證汽車在夜間或能見(jiàn)度較低的環(huán)境下安全行駛的關(guān)鍵。其中包括汽車夜間照明、各種指示信號(hào)、駕駛員視野、制動(dòng)以及輪胎等；所謂被動(dòng)安全性，是指在汽車中采取一系列技術(shù)措施，使得安全事故一旦發(fā)生時(shí)，可最大限度